非饱和渗流问题的自适应欠松弛变量变换方法

在使用有限元方法求解非饱和土渗流问题时,土-水特征曲线和渗透率函数的强烈非线性经常会造成计算中出现迭代不收敛、计算误差大等问题。基于变量变换的思想,结合时间步长自适应技术提出了一种求解非饱和渗流问题的新方法--欠松弛RFT变换方法（ATUR1）。ATUR1方法通过变量变换,大大降低了Richards方程中未知数在空间和时间上的非线性程度,从而改善这种非线性所带来的计算收敛困难和精度差等问题。欠松弛技术的引入减少了迭代过程中的振荡现象,进一步提高了非线性迭代计算的效率。时间步长自适应技术则有效地控制整个计算过程的误差。数值算例结果说明,ATUR1可以有效地提高计算效率和精度,是一种准确有效的计算方法。     

渗透作用下多孔介质中循环浓度污染物的迁移过程研究

根据饱和多孔介质中考虑释放效应的一维渗透作用的可溶性污染物的迁移控制方程,通过Laplace变换和Fourier变换及其逆变换求得相应的通解形式。根据半无限体表面可溶性污染物点源注入情形下的基本解,通过积分方法得到半无限体表面圆形区域上作用循环浓度污染物后,在多孔介质内部污染物迁移过程的求解方法。作为一个典型算例,对渗透作用下循环浓度污染源引起的多孔介质中的迁移过程进行分析。算例表明,当污染源浓度为周期变化时,多孔介质内部污染物的浓度随时间增长由不稳定的周期变化过程逐渐过渡到稳定的循环过程,而某一深度处污染物浓度的相位则相应滞后。此时,稳定后的污染物浓度周期与污染源浓度周期相同。实际上,随多孔介质表面污染源浓度的周期变化,在靠近多孔介质表面一定深度范围内的污染物浓度在深度方向也呈增大或减小的交替变化过程。另一方面,在污染源循环变化过程中污染物不断向深处推进,而最终其影响范围限定在某一深度内。     

Genesis of Dolomite from Ma55–Ma510 Sub-members of the Ordovician Majiagou Formation in the Jingxi Area in the Ordos Basin

We clarified three stages of dolomitization and secondary changes by studying the petrology and geochemistry characteristics of dolomite from the Ma55–Ma510 sub-members of the Ordovician Majiagou Formation in the Jingxi area in the Ordos Basin: (1) Syngenetic microbial dolomitization is characterized by formation of dolomite with a mainly micrite structure and horse tooth-shape dolomite cements. (2) Seepage reflux dolomitization during the penecontemporaneous period superposed adjustment functions such as recrystallization and stabilization in the middle-deep burial stage, forming dolomites mainly consisting of micro crystal and powder crystal structure. (3) Powder dolomite, fine dolomite, and medium-coarse crystalline dolomite formed in pores and fractures in the middle-deep burial stage. The secondary concussive transgression-regression under a regressive background is an important condition for the occurrence of many stages of dolomitization in the study area. The basin was an occlusive epicontinental sea environment in the Ma5 member of the Ordovician Majiagou Formation sedimentary period. In the sediments, sulfate content was high, which is conducive to the preservation of microbial activity and microbial dolomitization. Micritic dolomite formed by microbial dolomitization provides good migration pathways for seepage reflux dolomitization. Affected by evaporation seawater with increased Mg/Ca ratio, seepage reflux dolomitization was widely developed and formed large-scale dolomite, and underwater uplifts and slopes are favorable areas for dolomite. In the middle-deep burial stage, dolomitizing fluid in the stratum recrystallized or stabilized the previous dolomite and formed a small amount of euhedral dolomite in the pores and fractures.     

沿河县上覆第四系堆积物下伏泥岩类型滑坡失稳机制分析

建立小寨滑坡水文地质模型,模拟其在不同降雨条件下的渗流场分布及稳定性变化。结果表明,该类型滑坡的失稳演化过程主要分为上覆Q4el+dl堆积阶段、接触带泥岩富水风化阶段和风化带富水软化阶段,风化带富水软化程度与滑体的高渗透性和滑床的隔水特性密切相关,是滑坡失稳破坏的决定性因素;滑坡的发生是因地表降雨下渗受阻,在上覆堆积层及下伏泥岩层间形成富水带,富水加速泥岩风化,并在坡体内形成强风化泥岩软弱层,随地质过程持续,泥岩强风化层逐渐加厚形成软弱带,在极端暴雨气候条件下,软弱带发生蠕变,地表开裂,滑坡形成。     

北黄海盆地烃渗漏蚀变带“磁亮点”的识别研究

北黄海盆地是我国近海海域尚未取得油气勘探突破的盆地之一.在海洋环境中应用海底油气藏的烃渗漏现象寻找油气有利区具有良好应用前景,为了给该区的含油气远景评价及下一步油气勘探缩小靶区提供地球物理依据,本文利用磁法这一经济、有效的油气渗漏异常地球物理判别手段,开展了识别海底烃渗漏引发磁异常的方法研究.给出一种根据“有导师”的模式识别技术,在充分利用磁异常多种数值特征及纹理特征的基础上,提取烃渗漏蚀变带磁异常的方法.通过已知约束信息（如见油井位等）的点、线、面三种基元及其邻近数据网格点组成基类,将其提取的模式或特征向量作为待识别异常匹配或学习的模板,利用加权欧氏距离函数计算待识别异常特征向量与模板向量之间的相似性,进行模式匹配,从而识别出与模板相似程度较高的异常.应用此方法圈定了北黄海盆地的烃渗漏“磁亮点”分布,从“磁亮点”异常区与中生代地层的分布以及地球化学异常（低层大气烃类检测和海底微生物异常）的对应情况来看,表明该识别方法是识别烃渗漏弱磁异常的一种有效手段.对研究区构造特征、磁异常及地球化学异常特征的综合分析表明,位于北黄海研究区东部和北部的“磁亮点”异常区可能是北黄海盆地较好的含油气远景区.     

黏土大剪切变形中的渗透特性试验研究

利用改进的三轴渗透试验装置对某高堆石坝心墙黏土进行了一系列剪切过程中的渗透试验,揭示了黏性土发生大剪切变形过程中其渗透系数随轴向应变的变化规律,并分别对围压、渗透压力、渗透方向等因素对土体渗透性的影响进行了探讨。研究结果表明,黏性土大剪切变形过程中其渗透性变化规律一般表现为：在剪切变形起始阶段,渗透系数迅速减小,随着轴向应变的增加,其变化越来越缓慢,最后基本上趋于稳定。轴向应变、围压、渗透压力等是影响渗透系数的主要因素。     

隔堤填筑路堤的稳定性及变形破坏模式分析

隔堤填筑路堤或沿原河堤加宽是高等级公路经常采用的改扩建方式,路堤填筑后对原河堤的稳定性将产生怎样的影响,路堤自身的稳定性及变形破坏具有何特征,是目前沿河公路扩建工程中亟需解决的问题。结合依托工程的现场勘察和室内外试验结果,建立有限元模型,对路堤填筑前后及不同水位渗流条件下原河堤及路堤的稳定性进行了模拟计算和分析。计算结果表明：路堤填筑有利于提高原河堤的稳定性,稳定安全系数可提高约26%;隔堤填筑的路堤受多因素共同作用,容易产生较大的差异沉降,且工后固结时间长、沉降量大,工后沉降达总沉降的35%左右;隔堤填筑的路堤一般仅在远离原河堤一侧边坡发生剪切失稳破坏,渗流对路堤稳定性的影响较小,且不会改变路堤的破坏模式。数值模拟计算可以在工程实施前揭示隔堤填筑路堤的稳定性及变形破坏模式,从而为后一步的工程对策设计提供依据和参考。     

淋水碎裂顶板煤巷锚固试验研究与实践

煤巷顶板锚固区域富水岩层支护中出现的沿锚杆（索）钻孔持续渗、淋、涌水难题是工程中亟待解决的问题。采用一种新型锚杆（索）防水锚固剂进行了相关防水性配比试验研究;为了获得煤系碎裂顶板持续渗水作用下粉砂岩强度变化规律,在现场与实验室分别进行渗水试验。结果表明：NS-1不饱和聚酯树脂及添加2%的XS-1高分子速溶胶粉是防水型锚固剂关键点;在静水浸泡作用下,粉砂岩抗压强度呈现先缓慢增大而后快速衰减的变化规律;在动水渗流、循环风干作用下粉砂岩在36～42 h内裂隙开度增加,强度持续弱化。研究了粉砂岩顶板水与支护体耦合作用关系,在团柏煤矿101101巷道进行新型锚固剂锚杆（索）锚固试验,防水型锚固剂在钻孔渗流量为140 mL/s时,仍能达到208 kN的锚固效果;试验结果表明,对锚杆、锚索施加高预应力和采用防水锚固剂可保证顶板淋水碎裂煤巷的稳定。     

半无限含水层中带衬砌隧洞渗流解析研究

现有关于半无限含水层中隧洞渗流的解析解不能考虑衬砌部分排水的特性。假定土体和衬砌均为饱和均匀连续介质,采用土体与衬砌分算;利用复变函数解决孔口问题基本方法,对土体采用共形映射坐标变换,将土体中的渗流方程转换为与衬砌部分类似的二维Laplace方程圆环域的Dirichlet问题;通过Fourier解法,根据边界条件并利用流量连续条件,求得半无限空间中带衬砌隧洞渗流量和衬砌周边水头解析解答。分析了径深比、土体与衬砌渗透系数相对值、内壁水压力等因素对渗流量和衬砌周边水头的影响,并与数值算例进行了比较。结果表明,对浅埋隧洞该解析解仍具有较好的精度,是简便、实用的计算方法。     

心墙堆石坝应力状态对渗流场影响的有限元分析

一般对土石坝进行渗流分析时都未考虑坝体的应力场对渗流场的影响。然而,在土石坝的蓄水过程中,坝体内的应力状态复杂且变化大,对渗流场的影响也较大。因此,忽略应力场对渗流场的影响必然造成一定的误差。用有限元方法对心墙堆石坝体蓄水过程中考虑和不考虑应力场影响的渗流场进行对比分析,计算结果表明,渗流-应力耦合作用下坝体局部压密变形,渗透流速减小,心墙下游出逸区域的水力坡降峰值明显高于非耦合值。因此,渗流分析时有必要考虑应力场的影响,否则会得出偏于危险且对工程不利的结果